Pirms pubertātes vecuma kaulu sistēma attīstās galvenokārt bez dzimuma ietekmes hormoni, ar kaulu augšanu kontrolē ģenētiska nosliece, kas ir atbildīga par 60-80% kaulu masa un lūzums pretestība (“kaulu lūzums pretestība ”), kalcijs-D vitamīns sistēma un fiziskā uzsvars. Situācija mainās līdz ar pubertātes sākumu. Pubertātes laikā kaulu sistēma kļūst atkarīga no dzimumhormoniem, tāpēc no šī brīža bez dzimuma hormoni, kauli nevar attīstīties optimāli. Citiem vārdiem sakot, iespējamais “maksimālais uzbūvētais kauls masa”(“ Maksimālā kaulu masa ”) tad nevar sasniegt bez dzimuma hormoni. Turklāt seksuāla skeleta diferenciācija notiek pēc pubertātes ar testosterons ir galvenie kontrolējošie hormoni vīriešiem un 17-β-estradiola sievietēm. No otras puses, 17-β-estradiola vīriešiem un androgēnu sievietēm ir arī svarīgas regulatīvās funkcijas, kuru nozīme vēl nav pilnībā noskaidrota. Personām ar pubertas tarda (aizkavēta, nepilnīga vai pilnīga pubertātes attīstības neesamība zēniem, kas vecāki par 16, vai meitenēm, kas vecāki par 15 gadiem), masa”Ir samazināts. Vienlīdz svarīgs faktors normālai skeleta attīstībai ir ķermeņa svars, tā ka anoreksija nervosa (anoreksija), piemēram, samazina kaulu masas maksimumu, kas neatgriežas normālā stāvoklī arī pēc veiksmīgas ārstēšanas un normāla svara sasniegšanas. Nepietiekami ārstēti anoreksiķi cieš no smagiem osteoporoze ar lūzumiem (salauzts kauli) 10% gadījumu. Dzimumhormoni var regulēt kaulu metabolismu tikai ierobežotā mērā, nepietiekami mehāniski uzsvars uz kauli. Tādējādi līdzsvarota fiziskā aktivitāte ir arī pamatprasība veselīgai kaulu augšanai, turpretī sporta pārmērības var vadīt lai samazinātu endogēnos dzimumsteroīdus un tādējādi samazinātu kaulu blīvums un pat uzsvars lūzumi. Kaulu blīvums samazinās arī klātbūtnē kalcijs nepietiekamība, īpaši, ja kalcija daudzums ir mazāks par 300 mg / d. Kalcijs prasības kontrolē kaulu matricas sintēzes ātrums. Samazināta kalcija piegāde izraisa samazinātu mineralizāciju un tādējādi samazinātu kaulu veidošanos, kamēr kaulu pārveidošanās ātrums paliek nemainīgs vai palielinās. Bērni ar nepietiekamu kalcija daudzumu arī paliek mazāki, jo kalcijs veicina arī garo kaulu garenisko augšanu. Tāpēc Vācijas Uztura biedrība (DGE) visiem pieaugušajiem, grūtniecēm un barojošām sievietēm iesaka lietot kalciju vismaz 1,000 mg / d. Bērniem (13-15 gadi) un pusaudžiem (15-19 gadi) vajadzētu uzņemt 1,200 mg / d. Kalcijs absorbcija no zarnām, kā arī kaulu mineralizācija ir D vitamīns-atkarīgs, tā ka ilgstošs D vitamīna deficīts noved pie īss augums, samazināta “maksimālā kaulu masa” un osteomalācija vai rickets. Atbilstoši D vitamīns ražošanu var panākt ar saules gaismu, bet ziemeļu valstīs nepieciešamie ekspozīcijas laiki ziemas mēnešos parasti netiek sasniegti, tāpēc osteoporoze var arī izraisīt. Turklāt kulturāli noteikts apģērbs var pārklāt apģērbu āda tādā mērā, ka pat šeit - pat pietiekami pakļaujoties saules gaismai - nevar ražot pietiekami daudz D vitamīna. Līdz 35 gadu vecumam dominē uzkrāšanās procesi, un kaulu masa pastāvīgi palielinās. Kaulu masas palielināšanās un kaulu blīvums un var novērot nostiprinošu mikroarhitektūru, maksimālo kaulu masu - “maksimālo kaulu masu” - sasniedzot aptuveni 35 gadu vecumā. Pēc tam kaulā notiek degradācijas procesi, un kaulu masa parasti samazinās līdz pat 1.0% gadā, kas var progresēt fizioloģisko hormonālo izmaiņu rezultātā sievietēm daudz ātrāk nekā vīriešiem - menopauze. Vecuma fizioloģiskās izmaiņas ietekmē kaulu veidošanās fāzi, kā arī kaulu rezorbcijas fāzi, kā arī faktorus un vielmaiņas izmaiņas, kas var veicināt osteoporoze, tā, ka, piemēram, vislielākā kaula iespējamais mērs Blīvums netiek sasniegta vai notiek pastiprināta kaulu rezorbcija. Fizioloģiskos apstākļos skeletā ir apmēram 2 miljoni aktīvo mikrovienību, kas kaulus padara par dinamisku struktūru. Ideālā gadījumā kauls atrodas homeostāzes (līdzsvara) stāvoklī, jo līdzsvarotas attiecības starp osteoblasti (kaulu veidojošās šūnas) un osteoklasti (kaulu noārdošās šūnas). Uzkrāšanās un sadalīšanās procesi, kas notiek fizioloģiskos ciklos, ilgst apmēram četrus mēnešus. Šīs līdzsvara maiņa par labu osteoklastiem, ti, par labu kaulu rezorbcijai, galu galā noved pie osteoporozes. Ir divi galvenie kaulu audu veidi: garozas vai kompakts kauls un vēzains vai trabekulārs kauls. Lielāko daļu kaulu veido ārējā garozas (“garozas”) virsma ar diviem slāņiem: periosteal (“ap kaulu”) un kortical-endosteal (“attiecas uz iekšējo periosteum (endost)”) virsmu un iekšējo trabekulāru (“Vēdera formas”) kauls un medulārais dobums. Spēcīgais (“porainais”) kauls satur trabekulāras plāksnes un tapas, kas ir savstarpēji saistītas un orientētas galvenokārt gar kaula slodzes līnijām. Turklāt kauls sastāv no organiskas matricas, minerālu fāzes un kaulu šūnām. Matrica galvenokārt sastāv no Kolagēns šķiedras, un tas veido aptuveni 90% no pieaugušā cilvēka skeleta svara. Dominējošais Kolagēns ko veido matricā esošie osteoblasti, ir I tips - galvenokārt tropokollagēns - un veido kolagēna fibrilas, šķērssaitējot ar citām kolagēna makromolekulām. Svarīgi citi proteīni matricā ietilpst proteoglikāni, glikoproteīni, osteokalcīnsun osteonektīns. Minerālu fāzi veido kalcijs, fosfāts un karbonāts, kas kopā veido hidroksilapatīta kristālus - iegarenus sešstūra kristālus - un izlīdzinās atbilstoši Kolagēns fibrilas. Turklāt nātrijs, magnijs un fluora ir minerālu fāzē. Kaulu vielmaiņas aktivitāte galvenokārt notiek uz tā virsmas. Visām kaulu virsmām ir trīs galvenie šūnu tipi: osteoblasti, osteoklasti un osteocīti (nobriedušas kaulu šūnas). Osteoblasti sintezē kolagēnu un citus kaulus proteīni un palīdz mineralizēt matricu. Pēc mineralizācijas daži osteoblasti paliek virsmā kā “miega” vai “miega” osteoblasti. Osteocīti ir bijušie osteoblasti, kas kaula veidošanās laikā bija “iesprostoti” matricā un kuriem ir izveidojušies garāki šūnu “dendrīti” vai projekcijas un darbojas kā kaula mehānoreceptori, lai reģistrētu spriedzi uz kaulu. Osteoklasti ir daudzkodolu šūnas, kas ar to palīdzību var noārdīt kaulu audus skābes un fermenti un ieņem galveno vietu kaulu pārveidošanā. Esošā kaula atjaunošana vienmēr sākas ar osteoklastu palīdzību, kas vispirms noārda kaulu audus, kaulu audos izveidojot “tukšumus”, kas veseliem indivīdiem tiek aizpildīti līdz sākotnējam līmenim. Šī “uzpildīšana” osteoporozes gadījumā vairs nav pilnībā veiksmīga. No vienas puses, osteoporozi lokāli var izraisīt osteoklastu aktivitāte (sadalīšanās), kas atsver osteoblastu aktivitāti (uzkrāšanos), ko sauc par “augsta apgrozījuma osteoporozi”. No otras puses, osteoporozes cēlonis var būt samazināta osteoblastu piesaistīšanās ar vienlaicīgu normālu osteoklastu aktivitāti, ko sauc par “zema apgrozījuma osteoporozi”. Šie traucējumi var rasties endokrīno faktoru, kalcija dēļ līdzsvarot traucējumi, samazināts mehāniskais stress vai ģenētiskie faktori.
